JP2013027913A

JP2013027913A - 多段圧延機の形状制御方法及び多段圧延機

Info

Publication number: JP2013027913A
Application number: JP2011166920A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Suzuki; 毅鈴木; Yasushi Maeda; 恭志前田; Kenichi Uesugi; 憲一上杉
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: JP5773789B2

Abstract

【課題】多段圧延機の形状制御方法において設置スペースの制約を受けたり光沢ムラを発生させたりすることなく、良好な圧延材の圧延形状性を確保する。
【解決手段】本発明の多段圧延機１の形状制御方法は、圧延材Ｗを圧延する上下一対のワークロール２、２の外側に、ワークロール２を支えるサポートロール１２が配備されている多段圧延機１に対して、サポートロール１２を局部的に加熱することで、サポートロール１２に接触するワークロール２のロールクラウンを変化させ、ワークロール２間で圧延される圧延材Ｗの圧延形状を制御することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄板の圧延などに用いられる多段圧延機及びこの多段圧延機で行われる形状制御方法に関するものである。

周知の如く、ステンレス、チタン、特殊鋼、銅などの圧延材を冷間圧延する際には多段圧延機が用いられる。多段圧延機としては、ワークロールを支持するロール群が葡萄の房のように扇状に広がる「クラスタ型の多段圧延機」が用いられることが一般的である。
このようなクラスタ型の多段圧延機は、例えば１２段の圧延機を例に挙げれば、圧延材を圧延する上下一対のワークロールの外側に、このワークロールに接触するように中間ロールが上下に２本ずつ、合計で４本配備される。そして、これらの中間ロールの外側には、中間ロールに接触するようにバックアップロールが上下に３本ずつ、合計で６本配備されている。

このような多段圧延機を用いた薄板の圧延においては、良好な平坦形状が求められており、単純な中伸び等の耳波はロールベンディングやシフト機構などの機械的な制御手段により修正され、クォータ伸び等の複合伸びに対してはスポットクーラントなどによるサーマルクラウンの制御による修正が行われている。また、これら形状制御手段により板幅方向端部を伸ばして耳波を作ることで、板破断防止の対策が採られている。

例えば、特許文献１にはワークロールの形状を測定し、測定されたワークロールの形状に基づいてワークロールのロールクラウンを変化させる方法が開示されている。また、特許文献２にはワークロールの形状ではなく圧延された圧延材の形状を測定し、測定された圧延材の形状に基づいてワークロールのロールクラウンを変化させる方法が開示されている。これらの文献に記載された方法はワークロールに対して冷却水やクーラントを直接噴射することでロールクラウンを変化させるものであり、同文献には圧延ロールの軸心方向に沿って複数設けられて、ワークロールの任意の場所に冷却水やクーラントを供給するロール冷却装置が開示されている。

また、特許文献３には、ワークロールの温度よりも高い温度に設定したオイルなどをワークロールの端部に、またワークロールの温度より低い温度に設定したオイルなどをワークロールの中央部に噴射せしめることにより、ワークロールのロールクラウンをさらに大きく変化させて圧延材に過度な耳波が発生することを防止する形状制御手段が開示されている。

特開昭５５−４２１６１号公報特開２００４−６６３１０号公報特開平３−２９７５０７号公報

ところで、多段圧延機は、小径のワークロールの外側にこのワークロールより大径とされた中間ロールやバックアップロールなどが複数配備されており、上述したロール冷却装置や形状検出器を設置可能なスペースがワークロールの周囲に殆ど確保できない場合が多い。特に、圧延材の巻込み防止・通板ガイド・ロールクーラント噴射といった機能を担うストリップガイドなどが取り付けられた多段圧延機では、ストリップガイドが邪魔になってワークロールの周囲に設置スペースがない場合が多い。

また、特許文献１〜３の多段圧延機では、ワークロール自体の温度を調整することで圧延材の形状制御を行う構成となっているため、加熱されたワークロールが圧延材の表面に直に接触することになって、圧延材に光沢ムラが発生しやすくなる。
さらに、圧延材と接触するワークロールの表面には、ワークロールの潤滑油なども大量に供給されている。それゆえ、加熱または冷却されたオイルなどを潤滑油などが大量に存在するワークロールの周囲に供給しても、オイルと潤滑油とが混じり合ってしまい、ワークロールに対する加熱効果や冷却効果が得られにくいという問題もあった。

本発明は、上記問題点を鑑みて為されてものであって、設置スペースの制約を受けたり光沢ムラを発生させたりすることなくワークロールのロールクラウンを大きく変化させることができる多段圧延機の形状制御方法及び多段圧延機を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の多段圧延機の形状制御方法は以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係る多段圧延機の形状制御方法は、圧延材を圧延する上下一対のワークロールの外側に、当該ワークロールを支えるサポートロールが配備されている多段圧延機に対して、前記サポートロールを局部的に加熱することで、当該サポートロールに接触するワークロールのロールクラウンを変化させ、前記ワークロール間で圧延される圧延材の圧延形状を制御することを特徴とするものである。

また、本発明に係る多段圧延機は、圧延材を圧延する上下一対のワークロールの外側に、当該ワークロールを支えるサポートロールが配備されている多段圧延機であって、
前記サポートロールに接触するワークロールのロールクラウンを変化させるために、当該サポートロールを局部的に加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とするものである。

本発明者は、ワークロールではなくワークロール以外のロール（中間ロールやバックアップロールなどのサポートロール）を局部的に加熱したり冷却したりすれば、設置スペースの制約が少なく、また圧延材に接触するロール表面の温度差もなくなって光沢ムラの発生も抑制できるのではないかと考えた。そして、ワークロールを用いた場合より大径のサポートロールを用いた場合の方がワークロールのロールクラウンをより大きく変化させることができ、さらに圧延材の圧延形状をより良好に制御できることを知見して、本発明を完成させたのである。

なお、前記加熱手段は、前記サポートロールの軸心方向に沿って配備されているのが好ましい。また、このような加熱手段としては、前記サポートロールの表面に誘導電流を発生させる誘導コイルを備えているものや、前記サポートロールの表面に温度調整されたクーラントを噴射するクーラント噴射手段を備えているもの、または前記サポートロールの表面に温度調整された空気を噴射する空気噴射手段を備えているものを用いることができる。

なお、本発明の多段圧延機にはクラスタ型のみならず縦型のものが含まれる。例えば、前記ワークロールの外側に当該ワークロールに接触する中間ロールが配備されており、前記中間ロールの外側に当該中間ロールに接触するようにバックアップロールが配備されている場合にあっては、前記中間ロール及び／又はバックアップロールが前記サポートロールとされていても良い。

また、中間ロールを備えていない４段の縦型圧延機のように、前記ワークロールの外側に当該ワークロールに支持するバックアップロールが配備されている場合にあっては、前記バックアップロールが前記サポートロールとされていても良い。

本発明の多段圧延機の形状制御方法及び多段圧延機によれば、設置スペースの制約を受けたり光沢ムラを発生させたりすることなくワークロールのロールクラウンを大きく変化させることができる。

本発明の多段圧延機の正面図である。第１実施形態の形状制御手段を示す正面図である。第１実施形態の形状制御手段の配置を示す斜視図である。第１実施形態の多段圧延機の側面図である。第２実施形態の形状制御手段を示す正面図である。第２実施形態の形状制御手段の配置を示す斜視図である。第３実施形態の形状制御手段を示す正面図である。第３実施形態の形状制御手段の配置を示す斜視図である。第４実施形態の形状制御手段の配置を示す斜視図である。（ａ）は本発明の形状制御方法を行った場合の圧延形状であり、（ｂ）は従来の形状制御方法を行った場合の圧延形状である。（ａ）は従来の多段圧延機のバックアップロールに設けられる形状制御手段を示す正面図であり、（ｂ）は従来の形状制御手段を用いて行われる形状制御方法を示す図である。また、（ｃ）は、本発明の第５実施形態の形状制御手段を示す図である。

「第１実施形態」
以下、本発明に係る多段圧延機１の形状制御方法及び多段圧延機１の実施形態を、図を基に説明する。まず、本発明の形状制御方法が適用されたクラスタ型の多段圧延機を例に挙げて、本発明の多段圧延機１を説明する。
図１に示されるように、多段圧延機１は、ワークロール２、中間ロール３、バックアップロール４（以下、本実施形態では中間ロール３とバックアップロール４とを合わせてサポートロール１２という）を複数本組み合わせて構成されており、複数本のロールを組み合わせたさまがちょうど葡萄の房のように見えることからクラスタ型の多段圧延機と呼ばれるものである。図例の多段圧延機１は、２本のワークロール２と４本の中間ロール３と６本のバックアップロール４との１２段構成とされており、水平に架け渡されたステンレス、チタン、特殊鋼、銅などからなる板状の圧延材Ｗを圧延（特に冷間圧延）する際に用いられる。

なお、図１の紙面上での上下を多段圧延機１を説明する際の上下とする。また、図１の紙面上での左右を多段圧延機１を説明する際の左右とする。また、図１の紙面貫通方向を多段圧延機１を説明する際の幅方向とする。これらの方向は駆動側（ドライブサイド）から多段圧延機１を見た際の方向と一致する。また、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

まず、多段圧延機１を構成する各種ロールについて説明する。
図１に示すように、ワークロール２は、他のロールに比べて小径なロールであり、ステンレスの圧延材Ｗを冷間圧延する設備の場合であれば２０〜１００ｍｍφ程度の径に形成されている。ワークロール２は、上下一対で構成されており、上下のロール間に圧延材Ｗを挟み込みつつ圧延材Ｗに圧延荷重を加えられるように配備されている。

次に、ワークロール２を支えるサポートロール１２について説明する。
本実施形態のサポートロール１２は、ワークロール２の外側に設けられてこのワークロール２に接触する中間ロール３と、中間ロール３の外側に設けられてこの中間ロール３に接触するバックアップロール４とを有している。
中間ロール３は、それぞれのワークロール２の外側（上側のワークロール２の場合であれば上側のワークロール２のさらに上側、下側のワークロール２の場合であれば下側のワークロール２のさらに下側）に隣接して配備されるロールであり、互いに水平方向に距離をあけてワークロール１本につき２本ずつ配備されている。中間ロール３は、ワークロール２よりも大径なロールであって、外周面がワークロール２の外周面に接触するように配備されている。図例では、上側の中間ロール３はその外周面を上側のワークロール２の外周面に接触させるように、また下側の中間ロール３はその外周面を下側のワークロール２の外周面に接触させるようにして配備されている。これらの中間ロール３は、軸端部に図示しないユニバーサルスピンドルが連結されており、モータで発生した駆動力をユニバーサルスピンドルを介して伝達されることにより駆動回転する構成となっている。

バックアップロール４は、それぞれの中間ロール３の外側に配備されるロールであり、いずれも中間ロール３より一般的に大径に形成されている。これらのバックアップロール４は、互いに水平方向に距離をあけて配備されており、その外周面が中間ロール３の外周面に接触するように配備されていて中間ロール３を外側から押さえ付けながら支持できる構成となっている。

ストリップガイド５は、圧延材Ｗの巻込み防止・通板ガイド・ロールクーラント噴射といった機能を担う板状の部材であり、水平に架け渡された圧延材Ｗの上側と下側とにそれぞれ配備されている。ストリップガイド５は、圧延材Ｗから上下方向に一定の距離をあけるようにして且つ圧延材Ｗに沿うように水平方向に向かって設けられている。これらのストリップガイド５は、幅方向に圧延材Ｗとほぼ等しい幅を備えている。また、ストリップガイド５は、ワークロール２の左側（上流側）と右側（下流側）とのそれぞれに配備されていて、左右のストリップガイド５の間からワークロール２が外周面の一部を圧延材Ｗ側に向かって突き出すようになっている。

ところで、多段圧延機１には圧延材Ｗにクォータ伸びなどの形状不良を修正する形状制御手段６が備えられている。このような形状制御手段６は、ワークロール２のロールクラウンを変化させることによりワークロール２により圧延される圧延材Ｗの形状を制御する構成となっており、ワークロール２を局部的に加熱したり冷却したりしてそのロールクラウン（サーマルクラウン）を変化させる加熱手段７を備えている。加熱手段７にはワークロール２に加熱（冷却）されたクーラントなどを噴射する方式やワークロール２を誘導加熱する方式が採用されるが、いずれの方法でも噴射ノズルや誘導コイルなどの部材を加熱（冷却）対象であるワークロール２の周囲に配備しなくてはならない。

ところが、多段圧延機１では上述したようにワークロール２の外側にワークロール２を取り囲むように中間ロール３やバックアップロール４が配備されており、ワークロール２の上下には形状制御手段６を取り付ける設置スペースが確保できないことが多い。また、圧延材Ｗの巻込みを防止・通板ガイド・ロールクーラント噴射といった機能を担うストリップガイド５を設けると、ワークロール２の左右両側にも形状制御手段６を取り付ける設置スペースが確保できなくなってしまう。

そこで、本実施形態の多段圧延機１に設けられる形状制御手段６は、局部的に加熱したり冷却したりする対象をワークロール２ではなく中間ロール３（サポートロール１２）としている。具体的には、本実施形態の形状制御手段６は、中間ロール３を局部的に加熱する加熱手段７を備えていて、この加熱手段７で中間ロール３を局部的に加熱することにより中間ロール３にロールクラウン（サーマルクラウン）を付与し、この中間ロール３を介して間接的にワークロール２のロールクラウンを調整する構成となっている。なお、本実施形態の形状制御手段６や形状制御方法では、中間ロール３を局部的に加熱するものを「加熱手段７」というが、この「加熱手段７」には言うまでもなく中間ロール３を局部的に冷却する冷却手段が付帯されていても良い。

次に、図１〜図４を用いて、第１実施形態の形状制御手段６を備えた多段圧延機１を説明する。本実施形態の形状制御手段６はワークロール２に接触する中間ロール３を局部的に加熱する加熱手段７を有しており、第１実施形態の加熱手段７は中間ロール３の表面に誘導電流を発生させる誘導コイルを備えている。
図２に示すように、加熱手段７は、内部に誘導コイルを備えた加熱器本体８と、この加熱器本体８を支持する支持フレーム体９とを備えている。加熱器本体８は、誘導コイルを内蔵した板状の部材であって、中間ロール３の外周面から一定の距離だけ離れた位置に取り付けられている。支持フレーム体９は、加熱器本体８を中間ロール３から一定の距離に取り付けるためのフレーム部材であって、内部には加熱器本体８に電力を供給する配線が納められている。

加熱手段７は、上述したように全部で４本備えられた中間ロール３のそれぞれに対応して４箇所に亘って配備されている。例えば、左上の中間ロール３に対しては中間ロール３の左下の外周面に対面して加熱器本体８が位置するように、また右上の中間ロール３に対しては中間ロール３の右下の外周面に対面して加熱器本体８が位置するように、加熱手段７は左右で取付方向が反転したような配置で取り付けられている。

図３に示すように、加熱手段７は、第１実施形態では幅方向（軸心に沿った方向）の両端側に２箇所に亘って備えられており、それぞれ中間ロール３の幅方向へ移動可能となっており、幅方向の任意の位置を局部的に加熱できる構成となっている。
加熱手段７では、加熱器本体８の誘導コイルから中間ロール３内に向けて高周波の磁力線を放射して、中間ロール３の内部に磁界を形成できるようになっている。このようにして中間ロール３の内部に磁界が発生すると、中間ロール３の内部に渦電流が生じ、渦電流の電気抵抗によりジュール熱が発生して、中間ロール３における磁力線が放射された部分だけが非接触状態で加熱される。

図３及び図４に示すように、加熱手段７では、加熱手段７からの距離が近いほど中間ロール３の内部に強い磁界が生じ、より大きなジュール熱の発生が可能となるため、図３の例では加熱手段７が設けられる中間ロール３の両端部３ａが中央部３ｂより高温になる。その結果、このような加熱手段７を用いることで中間ロール３に対してその両端部３ａが中央部３ｂより熱膨張して大径となるようなロールクラウンを付与でき、この中間ロール３に接触するワークロール２も中間ロール３のロールクラウンの影響を受けて両端部２ａが中央部２ｂより大径となるようなロールクラウンとなり、ワークロール２で圧延される圧延材Ｗの形状の制御が可能となるのである。

第１実施形態の加熱手段７は上述したようにワークロール２ではなく中間ロール３に取り付けられて中間ロール３を局部的に加熱する構成となっている。例えば、図２を用いて説明すれば、ワークロール２の側方にはストリップガイド５が配備されていて、加熱器本体８を取り付けられる設置スペースが確保できない。ところが、中間ロール３の右下側であれば加熱器本体８を設置するスペースは十分に確保可能となり、設置スペースの制約を受けることなく加熱手段７を配備することが可能となる。

また、圧延材Ｗに接触するワークロール２の表面温度が高くなると、ワークロール２と圧延材Ｗとの摩擦係数が微妙に変化して圧延材Ｗに光沢ムラが発生することがある。しかし、中間ロール３を加熱する第１実施形態の加熱手段７では、ワークロール２には加熱手段７が設けられておらずワークロール２の表面温度は直接加熱される中間ロール３ほど高くなることがない。それゆえ、ワークロール２を加熱する場合より光沢ムラの発生を抑制乃至防止することが可能となる。

さらに、多段圧延機１ではワークロール２に比べて中間ロール３は一般に大径であり、大径な中間ロール３を加熱して熱膨張させた方が、ワークロール２のロールクラウンをより大きく変化させることができ、圧延材Ｗの圧延形状をより大幅に変更することができる。例えば、ロールの熱膨張量ΔＬは、ロール径Ｌ、線膨張係数α、温度変化ΔＴを用いて、ΔＬ＝α×Ｌ×ΔＴとして示される。ワークロール２と中間ロール３とが同じ線膨張係数の材質で形成されていた場合、ロール径Ｌが大きいほど温度変化ΔＴに対する熱膨張量ΔＬは大きくなるため、小径なワークロール２を加熱するより中間ロール３を加熱する方がロールクラウンをより大きく変化させることができる。

小径のワークロール２に発生するたわみ変形は高次の変化曲線で表される断面を示すことが知られている。したがって、中間ロール３に付与されたロールクラウンをなぞるような格好でワークロール２はたわむため、中間ロール３のロールクラウンと対応した幅方向位置でロールギャップが変化することにより、（ワークロール２を局部加熱したときと同様に）加熱位置と対応する幅方向位置での形状を変化させることが可能となる。

なお、第１実施形態に示す誘導加熱式の加熱手段７では、後述する第２実施形態のように引火の可能性があるクーラントを用いていないので、中間ロール３をより高温まで加熱してワークロール２に大きなロールクラウンを付与することが可能となる。
「第２実施形態」
次に、第２実施形態の形状制御手段６を説明する。

第２実施形態の形状制御手段６は、第１実施形態で説明した誘導加熱式の加熱手段７に代えて温度調整されたクーラントを噴射する噴射式の加熱手段７を備えている。
図５に示すように、第２実施形態の加熱手段７は、中間ロール３の表面にクーラントを噴射するクーラント噴射手段１０（噴射ノズル）と、このクーラント噴射手段１０にクーラントを供給する配管１１とを備えている。この配管１１は、図示しない温度調整器に連結されており、温度調整器ではクーラントを加熱又は冷却して所定の温度に調整できるようになっている。

クーラント噴射手段１０は、温度調整されたクーラントを中間ロール３の表面に噴射するための噴射ノズルであり、中間ロール３の外周面から一定の距離をあけた位置に取り付けられていて、クーラントを所定の強さ（流量）で噴射できる構成となっている。
図６に示すように、第２実施形態の加熱手段７では、クーラント噴射手段１０から中間ロール３の表面に向けて噴射されたクーラントにより、噴射部分の中間ロール３だけが局部的に加熱又は冷却され、中間ロール３にロールクラウンを付与することが可能となる。

また、加熱手段７は幅方向の両端側に２箇所に亘って且つそれぞれが中間ロール３の幅方向へ移動可能となるように備えられており、中間ロール３の任意の幅方向位置を局部的に加熱できる構成となっている。例えば、図６に示す加熱手段７から中間ロール３の表面温度より高温に加熱されたクーラントを中間ロール３の両端側に噴射すると、中間ロール３の両端部が中央部より高温になる。その結果、第１実施形態の加熱手段７と同様に中間ロール３に対してその両端部が中央部より熱膨張して大径となるようなロールクラウンを付与でき、この中間ロール３に接触するワークロール２で圧延される圧延材Ｗの形状の制御が可能となる。

第２実施形態の形状制御手段６では、第１実施形態の誘導加熱式の加熱手段７に比べて構造がシンプルな噴射式の加熱手段７を採用しているため、装置の価格を低く抑えられ、メンテナンスも容易であり、既存の設備に簡単に追加して設けることができる。
また、温度調整器でクーラントを中間ロール３の表面温度より低温に冷却し、冷却されたクーラントを中間ロール３に噴射すれば、噴射した部分の中間ロール３の径を小径にすることも可能となる。それゆえ、第２実施形態の形状制御手段６では、ワークロール２にさらに多様なロールクラウンを付与して圧延材Ｗの形状をより精緻に制御することが可能となる。
「第３実施形態」
次に、第３実施形態の形状制御手段６を説明する。

第３実施形態の形状制御手段６は、第１実施形態で説明した誘導加熱式の加熱手段７及びクーラント噴射式の加熱手段７に代えて温度調整された空気やガスなどの気体（以下、気体という）を噴射する気体噴射式の加熱手段７を備えている。
図７に示すように、第３実施形態の加熱手段７は、中間ロール３の表面に気体を噴き付ける気体噴射手段１５（噴射ノズル）と、この気体噴射手段１５に温調された気体を供給する気体配管１６とを備えている。この気体配管１６は、図示しない温度調整器に連結されており、温度調整器では気体を加熱又は冷却して所定の温度に調整できるようになっている。

気体噴射手段１５は、温度調整された気体を中間ロール３の表面に噴き付けるためのエアノズルであり、第２実施形態のクーラント噴射手段１０と同様に中間ロール３の外周面から一定の距離をあけた位置に取り付けられていて、気体を所定の流量で噴射できる構成となっている。
図８に示すように、第３実施形態の加熱手段７では、気体噴射手段１５から中間ロール３の表面に噴き付けられた気体により、気体が吹きかけられた中間ロール３だけが局部的に加熱又は冷却され、中間ロール３にロールクラウンを付与することが可能となる。

第３実施形態の形状制御手段６では、第２実施形態のクーラント噴射式の加熱手段７に対して、中間ロール３の表面に噴き付けられる媒体が気体である点に大きな特徴がある。つまり、第２実施形態の場合とは異なり、中間ロール３の表面にクーラントが接触する心配が全くないので、中間ロール３やワークロール２に光沢ムラが発生する心配が全くない。

なお、第３実施形態の形状制御手段６が有するその他の構成及び作用効果については第２実施形態と同じであるため、それらに対する説明は省略する。
また、第３実施形態の形状制御手段６では、温度調整器で気体を所定の温度に加熱又は冷却してから気体噴射手段１５まで送る例を挙げたが、例えば気体噴射手段１５に加熱ヒータが組み込まれたものを用いれば、気体噴射手段１５だけで気体を温度調整することも可能となる。
「第４実施形態」
次に、第４実施形態の形状制御手段６を説明する。

図９に示すように、第４実施形態の形状制御手段６は、第１実施形態の誘導加熱式の加熱手段７と同じ加熱手段７を備えたものであるが、第１実施形態とは異なり誘導加熱式の加熱手段７を中間ロール３の軸方向（ロール幅方向）に等間隔に複数並べ、複数並べられた加熱手段７のうち所定の位置のものだけを動作させることにより中間ロール３におけるロール幅方向の一部だけを加熱できるようにしている。

なお、第４実施形態の形状制御手段６では、加熱手段７に誘導加熱式を採用しているが、加熱手段７は第２実施形態で説明した噴射式や第３実施形態で説明した熱風加熱式を採用しても良い。
第４実施形態の形状制御手段６では、複数の加熱手段７のうちロール幅方向のどの位置にある加熱手段７を作動させるかで中間ロール３の加熱パターンを幅方向で様々に変化させることができる。例えば、図例では灰色の加熱手段７が加熱されており、中間ロール３における幅方向の両端部３ａが中央部３ｂに対して加熱され膨張されている。このようにすれば、ワークロール２のロールクラウンに対して微妙な調整が可能となるため、圧延材Ｗの圧延形状をより精緻に調整することができる。
「第５実施形態」
上述した第１実施形態〜第４実施形態は、クラスタ型の多段圧延機の中間ロール３に形状制御手段６が設けられた例であった。一方、第５実施形態の多段圧延機１では、形状制御手段６がクラスタ型の多段圧延機のバックアップロール４に設けられてこのバックアップロール４を加熱するものを採用している。

図１１（ａ）に示す従来の形状制御手段では、バックアップロール４は、幅方向に複数に分割されたベアリング１３（分割ロール）と、このベアリング１３の軸を回転自在に支持する複数のサドル１４とを有している。このサドル１４は油圧や電動機などの手段を用いてワークロール２側に個別に移動可能となっており、サドル１４がワークロール２側に移動すればこのサドル１４に支持されたベアリング１３の軸端もワークロール２側に移動する。

上述した従来の形状制御手段を用いて形状を制御する場合は、図１１（ｂ）に示すように複数のサドル１４のひとつをワークロール２側に移動させると、このサドル１４と幅方向に隣接した２つのベアリング１３の軸端が移動してバックアップロール４にロールクラウンが付与され、中間ロール３を介してワークロール２にもロールクラウンを付与することが可能となる。

上述した従来のバックアップロール４に設けられたサドル１４を利用したロールクラウン制御や、バックアップロールベアリング内に偏心リングを入れて油圧等により個々のベアリングの位置を変える方式のクラウンコントロールに比べると、図１１（ｃ）に示すように、第５実施形態の形状制御手段６では、上述した加熱手段７をバックアップロール４から距離をあけて且つバックアップロール４の幅方向に移動可能に設けて、ベアリング１３のさらに一部の部分を加熱できるようにしてより局部的なロールクラウンの制御を可能としているのである。

この第５実施形態の形状制御手段６は、上述したサドル１４によるロールクラウンの制御に比べるとロールクラウンを微妙に変化させることができるため、サドル１４によるロールクラウンの制御と併用して且つ補助的に用いることでロールクラウンを従来のものよりさらに精緻に制御することを可能とする。
なお、図１１（ｃ）の形状制御手段６には噴射式の加熱手段７が用いられているが、言うまでもなく第５実施形態の形状制御手段６には上述した誘導加熱式や熱風加熱式の加熱手段７を用いることもできる。
「第６実施形態」
上述した第１実施形態〜第５実施形態は、形状制御手段６がクラスタ型の多段圧延機に設けられた中間ロール３及び／又はバックアップロール４に設けられた例であった。しかし、本発明の形状制御手段６が設けられる多段圧延機１には、クラスタ型だけではなく、縦型圧延機などが含まれる。次に、第６実施形態として上述した形状制御手段６が設けられた縦型の４段圧延機や６段圧延機を例に挙げて、本実施形態の多段圧延機を説明する。

縦型の４段圧延機は上下一対のワークロール２の外側（上側のワークロール２のさらに上側及び下側のワークロール２のさらに下側）にバックアップロール４がそれぞれ設けられている。
この４段圧延機の場合であれば、それぞれのバックアップロール４に上述した加熱手段７が設けられ、この加熱手段７を作動させることでバックアップロール４を幅方向で局部的に加熱することができる。その結果、バックアップロール４を介してワークロール２のロールクラウンを微妙に調整でき、圧延材Ｗの圧延形状をより精緻に調整することが可能となる。

また、６段圧延機の場合は、上下一対のワークロール２の外側に中間ロール３を介してバックアップロール４がそれぞれ設けられているため、この中間ロール３に上述した加熱手段７を設けても良いし、バックアップロール４に加熱手段７を設けても良い。むろん、中間ロール３とバックアップロール４との双方に加熱手段７を設けることもできる。

次に、本発明の形状制御手段６を用いて形状制御を行った場合に、圧延材Ｗの形状がどのように変化するかを、実施例及び比較例を用いて詳しく説明する。
図１０は、幅５００ｍｍ、板厚５０μｍのステンレス箔を圧延材Ｗとして、この圧延材Ｗをロールバレル長６００ｍｍ、５０ｍｍφのワークロール２を上下に備える多段圧延機１で圧延した際に、圧延材Ｗに生じる幅方向中心を基準とした伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）を実施例と比較例とで比較したものである。

この多段圧延機１は、上述したワークロール２の外側にロールバレル長６５０ｍｍ、略７０ｍｍφの中間ロール３をそれぞれ一対ずつ備えている。実施例は、これらの中間ロール３に対してロール幅方向の中央から両端側に１５５〜２２０ｍｍの範囲にクーラントを均等に噴射したものである。また、比較例は、ワークロール２に対してロール幅方向の中央から両端側に１５５〜２２０ｍｍの範囲にクーラントを均等に噴射したものである。なお、中間ロール３及びワークロール２に噴射されるクーラントは４０℃に加熱されたものと６０℃加熱されたものとを用意し、比較のためにクーラントの噴射を行わなかったものとなお、幅方向中心を基準とした伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）は、圧延材Ｗを幅方向に複数条に分割し、各条ごとの伸びを測定したとき、板幅中心の条の長さを基準長さＬ_０とし、最も伸びの大きい条と基準長さＬ_０との伸びの差をΔＬとするとき、幅方向中心を基準とした伸び率差（Ｉ−ｕｎｉｔ）は、ΔＬ／Ｌ_０×１０^５で表される。

図１０（ａ）は中間ロール３を加熱した実施例の結果であり、図１０（ｂ）はワークロール２を加熱した比較例の結果である。これらの図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、いずれも圧延材Ｗの伸び率差をロール幅方向中央からの距離に応じて示している。
図１０（ａ）におけるクーラントの噴射を行わない場合の結果（図中において塗りつぶされた菱形で示される結果）を見ると、幅方向中央から１５５ｍｍ〜２２０ｍｍの領域に伸び比率が０を下回る領域が存在している。

このような伸び比率が小さい部分に対しては、加熱されたクーラントを中間ロール３の幅方向中央から１５５ｍｍ〜２２０ｍｍの領域に噴射することにより、ワークロール２のロールクラウンを調整して伸び比率を高くすることができる。
例えば、図１０（ａ）に示す４０℃に加熱されたクーラントを噴射する場合（図中において白抜きの三角形で示される結果）では、１５５ｍｍ〜２２０ｍｍの領域での伸び比率がＩ−ｕｎｉｔで最大１８程度まで高くなっている。また、６０℃に加熱されたクーラントを噴射する場合（図中においてバツ印で示される結果）では、同じ領域での幅方向中心を基準とした伸び率差がＩ−ｕｎｉｔで最大５０程度まで高くなっている。

ところが、加熱されたクーラントをワークロール２の幅方向中央から１５５ｍｍ〜２２０ｍｍの領域に直接噴射して、ワークロール２のロールクラウンを調整した比較例（図１０（ｂ））の結果では、伸び比率は図１０（ａ）の結果ほど高くなっていない。
例えば、４０℃に加熱されたクーラントを噴射する場合では幅方向中心を基準とした伸び率差がＩ−ｕｎｉｔで最大９程度、６０℃に加熱されたクーラントを噴射する場合では伸び比率が最大３５程度であり、加熱されたクーラントを中間ロール３に噴射した場合より伸び比率が明らかに小さくなっている。さらに、ワークロール２を直接加熱する場合では、圧延材Ｗでの光沢ムラの発生を抑制する点を考慮すれば、クーラントの加熱温度を６０℃まで高くすることはできない。このことから、中間ロール３に温度調整されたクーラントを噴射して中間ロール３を介してワークロール２のロールクラウンを間接的に調整する実施例の方が、ワークロール２に直接クーラントを噴射する比較例より圧延材Ｗの伸び比率を大きくすることができ、より大きな形状制御能力を発揮できることがわかる。

これらの結果から、本発明の形状制御手段６は、中間ロール３にホットクーラントを噴射することにより、ホットクーラント噴射位置に対応する位置で圧延材Ｗの出側形状が変化するため、クォータ伸び等の複合伸びに対して有効な形状制御手段であり、さらに、エッジ部分を伸ばすことで（ロールベンディングやシフト機能と比較して）板破断防止のための有効な形状制御アクチュエータとしても用いることができると言える。

ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施形態では誘導加熱式の加熱手段や噴射式の加熱手段を挙げて本発明の形状制御方法や形状制御手段６を説明した。しかし、本発明の形状制御方法や形状制御手段６に用いられる加熱手段７には誘導加熱式や噴射式以外の方式、例えば所定の温度に温度調整された空気やガスなどを中間ロール３に噴き付ける方式を採用することもできる。

１多段圧延機
２ワークロール
２ａワークロールの両端部
２ｂワークロールの中央部
３中間ロール
３ａ中間ロールの両端部
３ｂ中間ロールの中央部
４バックアップロール
５ストリップガイド
６形状制御手段
７加熱手段
８加熱器本体
９支持フレーム体
１０クーラント噴射手段
１１配管
１２サポートロール
１３ベアリング
１４サドル
１５気体噴射手段
１６気体配管
Ｗ圧延材

Claims

圧延材を圧延する上下一対のワークロールの外側に、当該ワークロールを支えるサポートロールが配備されている多段圧延機に対して、
前記サポートロールを局部的に加熱することで、当該サポートロールに接触するワークロールのロールクラウンを変化させ、前記ワークロール間で圧延される圧延材の圧延形状を制御することを特徴とする多段圧延機の形状制御方法。
圧延材を圧延する上下一対のワークロールの外側に、当該ワークロールを支えるサポートロールが配備されている多段圧延機であって、
前記サポートロールに接触するワークロールのロールクラウンを変化させるために、当該サポートロールを局部的に加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする多段圧延機。
前記加熱手段は、前記サポートロールの軸心方向に沿って配備されていることを特徴とする請求項２に記載の多段圧延機。
前記加熱手段は、前記サポートロールの表面に誘導電流を発生させる誘導コイルを備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の多段圧延機。
前記加熱手段は、前記サポートロールの表面に温度調整されたクーラントを噴射するクーラント噴射手段を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の多段圧延機。
前記加熱手段は、前記サポートロールの表面に温度調整された気体を噴射する気体噴射手段を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の多段圧延機。
前記ワークロールの外側には、当該ワークロールに接触する中間ロールが配備されており、
前記中間ロールの外側には、当該中間ロールに接触するようにバックアップロールが配備されていて、
前記中間ロール及び／又はバックアップロールが前記サポートロールとされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の多段圧延機。
前記ワークロールの外側には、当該ワークロールに支持するバックアップロールが配備されていて、
前記バックアップロールが前記サポートロールとされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の多段圧延機。